Реферат: Конструирование ЭВС
б) мощность в блоке P £ 27 Вт;
в) масса блока m £ 50 кг;
г) тип корпуса - корпус по ГОСТ 17045-71;
д) тип амортизатора АД -15;
е) условия охлаждения - естественная конвекция.
ПОДБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ
Поскольку проектируемый электронно-вычислительный блок является бортовой аппаратурой, то к нему предъявляются следующие требования:
* высокая надежность;
* высокая помехозащищенность;
* малая потребляемая мощность;
Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют интегральные микросхемы на дополняющих МДП (МОП) структурах - КМДП структуры.
Цифровые интегральные схемы на КМДП-транзисторах - наиболее перспективные. Мощность потребления в статическом режиме ЦИС составляет десятки нановатт, быстродействие - более 10 МГц. Среди ЦИС на МДП-транзисторах ЦИС на КМДП-транзисторах обладают наибольшей помехоустойчивостью: 40...45 % от напряжения источника питания. Отличительная особенность ЦИС на КМДП-транзисторах - также высокая эффективность использования источника питания: перепад выходного напряжения элемента почти равен напряжению источника питания. Такие ЦИС не чувствительны к изменениям напряжения питания. В элементах на КМДП-транзисторах полярности и уровни входных и выходных напряжений совпадают, что позволяет использовать непосредственные связи между элементами. Кроме того, в статическом режиме их потребляемая мощность практически равна нулю.
Таким образом была выбрана серия микросхем К176 (тип логики: дополняющие МОП-структуры). Конкретно были выбраны две микросхемы:
* К176ЛЕ5 - четыре элемента 2ИЛИ-НЕ;
* К176ЛА7 - четыре элемента 2И-НЕ.
| Параметр | К176ЛЕ5 | К176ЛА7 |
| Входной ток в состоянии “0”, Iвх 0 , мкА, не менее | -0.1 | -0.1 |
| Входной ток в состоянии “1”, Iвх 1 , мкА, не более | 0.1 | 0.1 |
| Выходное напряжение “0”, Uвых 0 , В, не более | 0.3 | 0.3 |
| Выходное напряжение “1”, Uвых 1 , В, не менее | 8.2 | 8.2 |
| Ток потребления в состоянии “0”, Iпот 0 , мкА, не более | 0.3 | 0.3 |
| Ток потребления в состоянии “1”, Iпот 1 , мкА, не более | 0.3 | 0.3 |
| Время задержки распространения сигнала при включении tзд р 1,0 , нс, не более | 200 | 200 |
| Время задержки распространения сигнала при включении tзд р 0,1 , нс, не более | 200 | 200 |
Предельно допустимые электрические режимы эксплуатации
| Напряжение источника питания, В | 5 - 10 В |
| Нагрузочная способность на логическую микросхему, не более | 50 |
| Выходной ток Iвых 0 и Iвых 1 , мА, не более | 0.5 |
| Помехоустойчивость, В | 0.9 |
РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА БЛОКА
Исходные данные:
| Размеры блока: | L1 =250 мм L2 =180 мм L3 =90 мм |
| Размеры нагретой зоны: | a1 =234 мм a2 =170 мм a3 =80 мм |
| Зазоры между нагретой зоной и корпусом | hн =hв =5 мм |
| Площадь перфорационных отверстий | Sп =0 мм2 |
| Мощность одной ИС | Pис =0,001 Вт |
| Температура окружающей среды | tо =30 о C |
| Тип корпуса | Дюраль |
| Давление воздуха | p = 1.33 × 104 Па |
| Материал ПП | Стеклотекстолит |
| Толщина ПП | hпп = 2 мм |
| Размеры ИС | с1 = 19.5 мм с2 = 6 мм c3 = 4 мм |
Этап 1. Определение температуры корпуса
1. Рассчитываем удельную поверхностную мощность корпуса блока qк :
где P0 - мощность рассеиваемая блоком в виде теплоты;
Sк - площадь внешней поверхности блока.
Для осуществления реального расчета примем P0 =20 Вт, тогда
2. По графику из [1] задаемся перегревом корпуса в первом приближении Dtк = 10 о С.
3. Определяем коэффициент лучеиспускания для верхней aл.в , боковой aл.б и нижней aл.н поверхностей корпуса:
Так как e для всех поверхностей одинакова и равна e=0.39 то:
4. Для определяющей температуры tm = t0 + 0.5 Dtk = 30 + 0.5 10 =35 o C рассчитываем число Грасгофа Gr для каждой поверхности корпуса
где Lопр i - определяющий размер i-ой поверхности корпуса;